Poseban oblik postojanja materije – Zemljino magnetsko polje pridonijelo je nastanku i očuvanju života. Fragmenti ovog polja, komadi rude, privlačeći željezo, led struja u službu čovječanstva. Bez struje bi opstanak bio nezamisliv.
Sadržaj
Što su linije magnetske indukcije
Magnetno polje je određeno jakošću u svakoj točki u svom prostoru. Krivulje koje ujedinjuju točke polja s jednakim jačinama zovu se linije magnetske indukcije. Jačina magnetskog polja u određenoj točki je karakteristika snage, a za procjenu se koristi vektor magnetskog polja B. Njegov smjer u određenoj točki na liniji magnetske indukcije dolazi tangencijalno na nju.
Ako na točku u prostoru utječe više magnetskih polja, tada se intenzitet određuje zbrajanjem vektora magnetske indukcije svakog djelujućeg magnetskog polja. U ovom slučaju, intenzitet u određenoj točki se zbraja u apsolutnu vrijednost, a vektor magnetske indukcije definira se kao zbroj vektora svih magnetskih polja.
Unatoč činjenici da su linije magnetske indukcije nevidljive, one imaju određena svojstva:
- Općenito je prihvaćeno da linije magnetskog polja izlaze na polu (N) i vraćaju se iz (S).
- Smjer vektora magnetske indukcije je tangencijalan na liniju.
- Unatoč složenom obliku, krivulje se ne sijeku i nužno se zatvaraju.
- Magnetno polje unutar magneta je jednolično, a gustoća linije je maksimalna.
- Kroz točku polja prolazi samo jedna linija magnetske indukcije.
Smjer linija magnetske indukcije unutar trajnog magneta
Povijesno gledano, na mnogim mjestima na Zemlji, prirodna kvaliteta nekog kamenja za privlačenje željeznih proizvoda odavno je uočena. S vremenom su se u drevnoj Kini strelice isklesane na određeni način iz komada željezne rude (magnetne željezne rude) pretvorile u kompasi, pokazujući smjer prema sjevernom i južnom polu Zemlje i omogućujući vam da se krećete po terenu.
Studije ovog prirodnog fenomena utvrdile su da jače magnetsko svojstvo traje dulje u željeznim legurama. Slabiji prirodni magneti su rude koje sadrže nikal ili kobalt. U procesu proučavanja električne energije, znanstvenici su naučili kako dobiti umjetno magnetizirane proizvode od legura koje sadrže željezo, nikal ili kobalt.Da bi to učinili, uvedeni su u magnetsko polje stvoreno istosmjernom električnom strujom i, ako je potrebno, demagnetizirani izmjeničnom strujom.
Proizvodi magnetizirani u prirodnim uvjetima ili dobiveni umjetno imaju dva različita pola – mjesta gdje je magnetizam najviše koncentriran. Magneti međusobno djeluju pomoću magnetskog polja tako da se slični polovi odbijaju, a različiti privlače. Time se stvaraju momenti za njihovu orijentaciju u prostoru jačih polja, kao što je Zemljino polje.
Vizualni prikaz interakcije slabo magnetiziranih elemenata i jakog magneta daje klasično iskustvo s čeličnim strugotinama razbacanim po kartonu i ravnim magnetom ispod. Pogotovo ako je piljevina duguljasta, jasno se vidi kako se poredaju duž linija magnetskog polja. Promjenom položaja magneta ispod kartona uočava se promjena konfiguracije njihove slike. Korištenje kompasa u ovom eksperimentu dodatno pojačava učinak razumijevanja strukture magnetskog polja.
Jedna od kvaliteta magnetskih linija sile, koju je otkrio M. Faraday, sugerira da su one zatvorene i kontinuirane. Linije koje izlaze iz sjevernog pola trajnog magneta ulaze u južni pol. Međutim, unutar magneta se ne otvaraju i ulaze s južnog pola prema sjeveru. Broj linija unutar proizvoda je maksimalan, magnetsko polje je jednolično, a indukcija može oslabiti kada se demagnetizira.
Određivanje smjera vektora magnetske indukcije pomoću pravila gimleta
Početkom 19. stoljeća znanstvenici su otkrili da se oko vodiča stvara magnetsko polje kroz koji struja teče. Rezultirajuće linije sile ponašaju se prema istim pravilima kao i kod prirodnog magneta.Štoviše, interakcija električnog polja vodiča sa strujom i magnetskog polja poslužila je kao osnova elektromagnetske dinamike.
Razumijevanje orijentacije u prostoru sila u interakcijskim poljima omogućuje nam izračunavanje aksijalnih vektora:
- magnetska indukcija;
- Veličina i smjer indukcijske struje;
- Kutna brzina.
Takvo je shvaćanje formulirano u pravilu gimleta.
Kombinirajući translacijsko pomicanje desnog gimleta sa smjerom struje u vodiču, dobivamo smjer linija magnetskog polja, što je naznačeno rotacijom ručke.
Nije zakon fizike, pravilo gimleta u elektrotehnici se koristi za određivanje ne samo smjera linija magnetskog polja ovisno o vektoru struje u vodiču, već i obrnuto, određivanje smjera struje u žicama solenoida. zbog rotacije vodova magnetske indukcije.
Razumijevanje ovog odnosa omogućilo je Ampèreu da potkrijepi zakon rotirajućih polja, što je dovelo do stvaranja električnih motora različitih principa. Sva oprema koja se može uvući koja koristi induktore slijedi pravilo gimleta.
Pravilo desne ruke
Određivanje smjera struje koja se kreće u magnetskom polju vodiča (jedna strana zatvorene petlje vodiča) jasno pokazuje pravilo desne ruke.
Kaže da desni dlan, okrenut prema N polu (linije polja ulaze u dlan), a palac odmaknut za 90 stupnjeva pokazuje smjer kretanja vodiča, zatim u zatvorenom krugu (zavojnici) magnetsko polje inducira električnu struju , vektor kretanja na koji su usmjerena četiri prsta.
Ovo pravilo pokazuje kako su se izvorno pojavili DC generatori. Određena sila prirode (voda, vjetar) rotirala je zatvoreni krug vodiča u magnetskom polju, stvarajući električnu energiju. Zatim su je motori, primivši električnu struju u stalnom magnetskom polju, pretvorili u mehanički pokret.
Pravilo desne ruke vrijedi i za induktore. Kretanje magnetske jezgre unutar njih dovodi do pojave indukcijskih struja.
Ako su četiri prsta desne ruke poravnata sa smjerom struje u zavojima zavojnice, tada će palac koji je odstupio za 90 stupnjeva pokazivati na sjeverni pol.
Pravila gimleta i desne ruke uspješno pokazuju interakciju električnog i magnetskog polja. Oni omogućuju razumijevanje rada različitih uređaja u elektrotehnici gotovo svima, a ne samo znanstvenicima.
Slični članci:
